Question

【题目】如图是小明和小丽设计的拉力健身器示意图，在拉环处加拉力时，滑杆PQ可随之自由滑动（导线对滑杆滑动无影响）．已知：在弹性限度内，弹簧伸长的长度与受到的拉力大小成正比。老师认为他们的设计有不足之处，应在电路中串联一个定值电路。

（1）串联的定值电阻在电路中的作用是_____。

（2）小明和小丽的改进方案分别如下：

小明：把定值电阻串联接在A、B之间。

小丽：用定值电阻替换电流表。

若按照小明的方案，闭合开关，向右拉动拉环，滑片P向右移动的过程中，电压表的示数_____（填“变大”、“变小”或“不变”），若按照小丽的方案，闭合开关，当拉力为0N时，滑片P在B端，电压表示数为0V，当拉力为300N时，电压表示数为3V；当拉力为600N时（在弹性限度内）电压表示数_____6V（填“大于”、“小于”或“等于”）。

Answer 1

【答案】 保护电路 不变 小于

【解析】（1）由电路图可知，如果电路中没有定值电阻，当滑片P在最左端时，电源短路，会烧坏电流表和电源。接入定值电阻后，即使滑片在最左端时，也不会造成电路短路，由此可知定值电阻的作用是保护电路。

（2）①若按照小明的方案，把定值电阻串联接在A、B之间，电压表测电源电压，电源电压不变，向右拉动拉环，滑片P向右移动的过程中，电压表示数不变。

②若按照小丽的方案，设串联电路的定值电阻为R，闭合开关时，电路电流，由可得，电压表示数

由此可知，电压表示数与滑动变阻器接入电路的电阻不成正比，且随滑动变阻器接入电路的阻值越大，电压表示数增加变慢；因为拉力与滑动变阻器接入电路的阻值成正比，所以电压表示数与滑动变阻器接入电路的阻值不成正比，因此当拉力为300N时，电压表示数为3V；当拉力为600N是300N的两倍，电压表示数小于电压表原来示数的2倍，即电压表示数小于3V×2=6V；